液压提升装置在大型设备吊装工程中的应用.pdf

吊装工程中的应用 谭道芳 中石化集团第十建设有限公司山东青岛2 6 6 0 0 0 日曼! ! 型幽盟 吊装专栏 摘要以2 6 0 0 t 液压提升装置在煤制油项目中吊装费托合成反应器为例，介绍了液压提升装置在大型设备吊装工程中的 应用。对吊装工艺方案编制、施工过程管理、及液压提升装置使用要求等进行了较全面论述，方便读者对液压提升 装置应用于大型设备吊装工程的学习和使用。 关键宇液压提升大型设备吊装施工 中圈分类号t e 6 8 2文献标识码b文章编号1 6 7 2 - 9 3 2 3 ( 2 0 1 5 ) 0 1 - 0 0 2 5 - 0 6 随着国民经济持续快速发展，生产制造及工艺技术的不断 进步，石油化工、煤化工等工程项目规模不断增大，生产装置向 大型化的方向发展迅猛，整体吊装以其在安全、质量、工期等各 方面存在的优势，得到了越来越广泛的应用。 目前，国内超大吨位的履带式起重机在特大型设备吊装中 发挥了重要作用，但还存在着资源数量有限、吊载能力不能满足 部分吊装要求的情况。液压提升装置以其超强的吊载能力和优 惠的价格，在部分满足使用条件的超大型设备吊装中得到了很 好的应用。本文介绍的工程中，因4 台费托合成反应器在工期和 场地方面具备使用液压提升装置的条件，合理选用了2 6 0 0 t 液 压提升装置和4 0 0 0 t 履带式起重机吊装特大型设备，在满足本 吊装工程需要的同时，投标价格控制在了合理的水平，得到了招 标单位的肯定，成功中标。 1 工程概况 某2 0 0 万t a 煤制油项目大型设备吊装一体化总承包工程， 大型设备共计1 6 8 台，设备总重3 9 3 2 8 8 t ，8 0 0 t 以上设备共计1 3 台，最重设备为油品合成装置费托合成反应器，设备壳体重量 2 0 3 5 t ，直径9 8 6 m ，高度6 0 9 7 1 m 。由于现场安装内件的需要，设 备分两段进场，下段重1 9 6 0 t ，上段重1 7 5 t 。最高设备为净化装置 变换气吸收塔，设备切线高度8 9 3 m ，重8 7 5 t 。其中的1 3 台超大 型设备均可用4 0 0 0 t 履带式起重机主吊装就位，但由于4 台费托 合成反应器于2 0 1 4 年1 0 月2 0 1 4 年1 1 月到场，而其它9 台超 大型设备于2 0 1 5 年6 月之后到场，这些超大型设备安装被分成 了两个时间段。经过综合规划分析工期要求及现场使用条件等 因素，决定第一阶段采用2 6 0 0 t 液压提升装置吊装4 台费托合成 反应器下段，其余9 台使用4 0 0 0 t 履带式起重机主吊装，这样即 满足了工程需要，解决了履带起重机施工档期紧的难题。 2 费托合成反应器下段吊装工艺方案 2 1 设备主要技术参数 本工程4 台费托合成反应器2 6 1 l i - r 0 0 1 、2 6 1 1 2 - r 0 0 1 、 2 6 1 1 3 - r 0 0 1 ，2 6 1 1 4 - r 0 0 1 ，设备主要技术参数见表l 。 表1 费托反应器安装工程量及吊装参数一览表 设鲁名称费托合成反应器设鲁位号2 6 1 1 1 2 3 4 - - r 0 0 1 筒体材质 s a 3 8 7 c r l1c l 2设计压力3 5 m p a 设计温度 3 外形尺寸 中9 8 8 0 x 6 0 9 7 1简体毫罩6 = 1 3 0 r a m 封头t 辱6 = g 栅 单台设备安装参数 项目t 其中各部件t l 外形尺寸 上段 17 5 t 上封头9 5 t 简体8 0 t 。 中9 8 x 6 5 7 1 设备壳体 下段 1 9 l下封头9 5 t 筒傣1 7 0 8 1 。裙座1 5 7 t ：0 9 8 6 0 x 5 4 4 0 0 石j 自化工建设2 0 1 5 0 1 2 5 万方数据 6 名塑塑豳 吊装专栏 费托合成反应器下段吊装就位后，进行一段时间的内件安 装，完成后，进行上段吊装，空中立式组对。费托合成反应器上段 重1 7 5 t ，用1 0 0 0 t 履带式起重机即可完成吊装。 费托合成反应器的吊装主要难点是费托合成反应器下段的 吊装。 图1 费托合成反应器下段 2 2 吊装工艺选择 费托合成反应器( 2 6 1l l 2 3 4 一r 0 0 1 ) 下段使用2 6 0 0 t 液 压提升装置主吊，1 0 0 0 t 级履带吊溜尾吊装就位。其主要技术参 数见表2 表4 。 表2 费托合成反应器主要技术参数表 序号项目参数 1 外形尺寸中0 0 ( 内径) 5 4 4 0 0 m m 2 裙座 5 7 t 3 下封头 9 5 t 毒 卞段筒体 1 7 t 5 下段重量合计( 2 + 3 + 4 ) 1 9 6 0 t 6 。设备下段t 心位i 离霜座庵部z t 0 3 翻, m 一 注：重心计算过程略 表3 主吊装最大吊装重量计算表 序号项目重量 1 设备下段 1 9 6 0 t 2 专用吊钩索具 3 0 0 t j 3 主吊耳 2 4 t 4 内支撑 瓤 一毫 5 溜尾吊耳及支撑 1o t 合计吊装t 量( 1 + 2 + 甜一i + 5 )糊t 表4 溜尾吊车最大吊装重量计算表 序号 一 项目童量 。 1 最大承载设备重量 8 7 4 t 2 1 1 溷尾帛车钩头重量 2 4 5 t 3 溜尾索具重量 1 0 2 t 4 卸扣重量4 h 5 吊耳及内支撑 1 0 t 合计吊装重量( 1 + 2 + 3 + 4 + 5 ) 9 2 3 4 l 庄：溜尾吊装最大承载设备重量计算过程略 2 6i 石油化工建设2 0 1 5 0 1 2 3 吊装方法概述 根据费托合成反应器下段的吊装参数，结合现场实际情况 及国内大型吊装设备性能，经过多种方案的安全性、可行性、经 济性的比较分析，决定对费托合成反应器采用如下方法吊装： 采用液压提升装置( 2 6 0 0 t 7 1 6 6 m ) 主吊、1 0 0 优级履带式 起重机( x g c l 5 0 0 0 型) 溜尾的方法进行吊装就位；液压提升装 置采用“液压同步提升技术”将设备直立、提升、就位，1 0 0 0 t 履带 式起重机采用直吊、行走递送的方法完成设备由卧态到直立的 溜尾。液压提升装置的液压同步提升由计算机控制，具有全自动 完成同步升降、负载均衡、姿态校正、应力控制、操作闭锁、过程 显示和故障报警等多种功能，保证吊装过程的安全稳妥。 液压提升装置及1 0 0 0 t 履带式起重机的组装使用2 0 0 t 汽车吊 ( g m k 5 2 0 0 型) 和2 6 0 t 履带吊( q u y 2 6 0 型) 配合。 2 4 主吊机械设置 2 4 12 6 0 0 t 级7 1 6 6 m 液压提升装置 本工程选用的主吊机械为2 6 0 0 t 级7 1 6 6 m 的液压提升装 置。该提升装置由塔架( 6 m 标准节、底节、顶节) 、液压提升器、泵 站、计算机同步控制系统、塔身平台、提升大梁、桁架、导线架、塔 身扶梯等组成，塔架底节采用法兰盘与地面基础埋件连接。 该液压提升装置塔架设计安装高度为1 2 0 m ，设计有效工作 高度1 1 7 m ，每付塔架设计承载能力2 6 0 0 t 。塔架的横截面尺寸为 4 2 m 4 2 m ，两个塔架之间的中心距最小为1 6 8 m ，最大为 2 1 8 m ( 可在1 6 8 - 2 1 8 m 调节) 。 由于本次吊装的反应器下段高度为5 4 4 m ，因此根据现场 实际情况和被吊设备高度确定塔架的实际安装高度为7 1 6 6 m ， 有效工作高度为6 8 6 3 m 。两塔架分别在费托反应器基础的0 。 - 1 8 0 。站位，两塔架中心与费托反应器基础中心在同一条直线 上，两塔架中心间距为1 9 8 m 。如图2 所示。 2 4 2 液压提升设备 根据吊装需要，配备以下关键性设备： y s s 卜4 0 0 型液压提升器( 4 0 0 t 、主吊点) 8 台l y s - 1 4 0 0 型液压提升器( 缆风张拉) 6 台l t j d v - 3 0 型变频液压泵源系统2 台l y t - 2 型计算机同步控制系统。 2 5 溜尾吊车设置 溜尾吊车吊装参数表见表5 。 2 6 吊装机索具设计 2 6 1 主吊机具设置 自行设计两套1 5 0 0 t 级吊具，分别连接主吊耳与顶部提升 机构。详见图3 。 2 6 2 溜尾机索具设置 溜尾选用一对g j t l 8 0 无接头绳圈，l = 4 6 m l 通过两个 1 0 0 0 t 卸扣( s b x l 0 0 0 61 2 型) 与溜尾吊耳连接。 3 施工过程管理 万方数据 !。! ti 罢 一l 箧 苠 囤 霉鼾 图22 6 0 0 t 级7 1 6 6 m 液压提升装置站位示意图 表5 溜尾吊车参数表 型号 x g c l 5 0 0 0 型1 0 0 0 t 级履带式起t 机 工况 s h b 主臂超起工况 吊臂长度 i = 4 8 m 超起配重超起半径 4 6 0 t 2 4 m 9 2 34 溜尾吊装重量 3 1 液压提升装置吊装过程控制 液压提升装置索具系挂设备吊耳并预紧，保证主吊机索具 铅垂，溜尾吊车行至吊装站位处，系挂溜尾索具并预紧，保证吊 车跑绳铅垂。 液压提升装置提升( 提升速度5 6 m h ) ，溜尾吊车缓慢起 绳，将费托反应器下段水平抬离鞍座l o o m m ，停止起绳，检查吊 装系统包括液压提升装置、溜尾吊车、站位点、索具、设备等各部 位受力情况。 日! 型业幽1 9 吊装专栏 提升钢绞线 图315 0 0 t 级吊具 检查合格后，液压提升装置提升，溜尾吊车缓慢向前走车， 溜尾吊车根据实际情况不连续落( 起) 钩，费托反应器下段缓慢 直立。 液压提升装置停止提升，溜尾吊车停止走车，摘除溜尾索 具。 找准方位后，液压提升装置缓慢回落提升机构，使设备平稳 落到基础上，基础进行沉降观测，沉降满足设计要求后进行设备 垂直度测量，若垂直度不满足要求，用液压提升装置将设备吊 起，调整垫铁直至垂直度满足要求。 把紧地脚螺栓，摘除主吊机索具。 啪釜二。 图4 液压提升装置吊装过程 3 2 液压提升系统中的计算机控制系统 液压同步提升施工技术采用行程及位移传感监测和计算机 控制，通过数据反馈和控制指令传递，可全自动实现同步动作、 负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警 等多种功能。 操作人员可在中央控制室通过液压同步计算机控制系统人 机界面进行液压提升过程及相关数据的观察和( 或) 控制指令的 发布。 3 3 液压提升系统配置 3 3 1 总体布置原则 石油化工建设2 0 1 5 0 1 2 7 万方数据 日塑! 业堕! 殳 吊装专栏 ( 1 ) 满足费托反应器下段整体提升液压提升力的要求，尽 量使每台液压设备受载均匀。 ( 2 ) 尽量保证每台液压泵站驱动的液压设备数量相等，提高 液压泵站利用率。 ( 3 ) 在总体布置时，要认真考虑系统的安全性和可靠性，降 低工程风险。 3 3 2 提升泵源系统配置 本工程中吊点间距大、液压提升器较为集中，考虑到提升控 制策略和就近原则，泵源系统配置如下： ( 1 ) 在每个提升塔架吊点处配置2 套t j d v - 3 0 型液压泵 源系统，每4 台y s s 卜4 0 0 型液压提升器与1 套液压泵源系统 连接。 ( 2 ) 缆风绳张拉用液压提升器只在初始张拉和提升塔架拆 除之前需要液压提升器动作，故考虑兼用提升主吊点的液压泵 源系统。 如上，整个工程共配置2 套t j d v 一3 0 型液压泵源系统。 3 4 计算机同步控制措施 3 4 1 同步控制要求 液压提升同步控制应满足以下要求： ( 1 ) 尽量保证各台液压提升设备均匀受载， ( 2 ) 保证各个吊点在提升过程中保持一定的同步性( 士 1 0 m m ) 。 3 4 2 同步控制策略 根据以上要求，制定如下的控制策略： ( 1 ) 将每个提升塔架吊点处的8 台液压提升器并联，分别设 定为主令点和从令点。 ( 2 ) 将主令点处液压提升器的速度设定为标准值，作为同 步控制策略中速度和位移的基准。在计算机的控制下从令点以 位移量来动态跟踪比对主令点，保证各提升吊点在费托反应器 下段结构整体液压提升过程中始终保持同步。 3 5 液压提升控制措施 为确保费托反应器下段结构及提升塔架提升过程的安全， 根据确保费托反应器下段结构的特性，拟采用“吊点油压均衡， 结构姿态调整。位移同步控制，分级卸载就位”的同步提升和卸 载落位控制策略，具体步骤如下： 3 5 1 同步吊点设置 共设置2 个同步提升吊点。每个吊点处各设置一套位移同 步传感器。计算机控制系统根据这2 套传感器的位移检测信号 及其差值，构成。传感器一计算机一泵源比例阀一液压提升器一 费托反应器下段结构”闭环系统，控制整个提升过程的同步性。 3 5 2 吊点油压均衡 每一吊点处的液压提升器并联，对每个提升吊点的各液压 提升器施以均衡的油压，这些吊点以恒定的载荷力向上提升。 3 5 3 提升分级加载 以主体结构理论载荷为依据，各提升吊点处的提升设备进 乏留l 石油化工建设2 0 1 5 0 1 行分级加载，依次为2 0 、3 0 、4 0 、5 0 、6 0 、7 0 、8 0 ，在 确认各部分无异常的情况下，可继续加载到9 0 、9 5 、1 0 0 ， 直至费托反应器下段结构全部离地。 3 5 4 离地检查 费托反应器下段结构离地后，停留2 4 h 作全面检查( 包括吊 点结构，承重结构体系和提升设备等) ，并将检查结果以书面形 式报告指挥部。 3 5 5 姿态检测调整 用测量仪器测出各吊点的离地距离，计算出各吊点相对高 差，并与理论值进行比较，提升设备调整各吊点高度使之接近理 论值。 3 5 6 整体同步提升 以调整后的各吊点高度为新的起始位置，复位同步传感器。 在费托反应器下段结构整体同步提升过程中，保持该姿态直至 提升到预定高度。 3 5 7 整体同步下降 将下降前的各吊点高度设为新的起始位置，复位同步传感 器。在费托反应器下段结构整体同步下降过程中保持该姿态直 至接近下部结构。 3 5 8 分级卸载就位 以卸载前的吊点载荷为基准，所有吊点同时下降卸载 1 0 。在此过程中可能会出现载荷转移现象，即卸载速度较快的 点将载荷转移到卸载速度较慢的点上，以至个别点超载甚至可 能会造成局部构件失稳。计算机控制系统监控并阻止上述情况 的发生，调整各吊点卸载速度，使快的减慢，慢的加快。万一某些 吊点载荷超过卸载前载荷的1 0 ，则立即停止其它点卸载，而 单独卸载这些点。如此往复，直至钢绞线彻底放松，费托反应器 下段结构自重载荷完全转移到行走机构上，液压提升作业完毕。 3 5 9 提升过程的微调 费托反应器结构在提升及下降过程中，因为空中姿态调整 需要进行高度微调。在微调开始前，将计算机同步控制系统由自 动模式切换成手动模式。根据需要。对整个结构提升系统的8 台 液压提升器进行同步微动( 上升或下降) ，或者对单台液压提升 器进行微动调整。微动即点动调整精度可以达到m l t l 级，完全可 以满足费托反应器下段结构安装的精度需要。 3 6 液压提升速度及加速度 费托反应器下段整体液压同步提升的垂直速度取决于液压 泵源系统的流量、锚具切换和其他辅助工作所占用的时间。 在本工程中，液压同步提升速度约3 4 m h 。液压同步提 升作业过程中，提升力由液压提升器提供。在液压提升器启动直 至停止的过程中，提升速度的增加和减少由于液压系统的特性 以及计算机程序控制的原因，加速度极小，以至于可以忽略不 计。这为提升过程中提升塔架结构系统和费托反应器下段结构 等的安全增加了保证度。 3 7 液压装置系统调试 万方数据 3 7 1 系统安装完成后的调试 液压提升装置系统安装完成后，按下列步骤进行调试： ( 1 ) 检查泵站上所有阀或硬管的接头是否有松动，检查溢流 阀的调压弹簧处于是否完全放松状态， ( 2 ) 检查泵站与液压提升器之间电缆线的连接是否正确。 ( 3 ) 检查泵站与液压提升主油缸之间的油管连接是否正确， ( 4 ) 系统送电，检查液压泵主轴转动方向是否正确， ( 5 ) 在泵站不启动的情况下，手动操作控制柜中相应按钮， 检查电磁阀和截止阀的动作是否正常，截止阀编号和液压提升 器编号是否对应- ( 6 ) 检查传感器( 行程传感器，位移传感器) 。按动各台液压 提升行程传感器的2 l 、2 l - 、l + 、l 一，使控制柜中相应的信号灯 发讯。 3 7 2 提升前的检查 液压提升前检查以下项目： ( 1 ) 启动泵站，调节一定的压力( 5 m p a 左右) ， ( 2 ) 伸缩提升油缸，检查a 腔、b 腔的油管连接是否正确 ( 3 ) 检查截止阀能否截止对应的油缸； ( 4 ) 检查比例阀在电流变化时能否加快或减慢对应油缸的 伸缩速度。 3 7 3 预加载 调节一定的压力( 2 3 m p a ) ，使锚具处于基本相同的锁紧 状态。 3 8 分级加载预提升 费托反应器下段结构在具备整体液压提升条件之后，进行 分级加载预提升。通过预提升过程中对费托反应器下段结构、提 升设施、提升设备系统的观察和监测，确认符合模拟工况计算和 设计条件，保证提升过程的安全。 待系统检测无误后开始正式提升作业。经计算，确定液压提 升器所需的伸缸压力( 考虑压力损失) 和缩缸压力。 费托反应器下段开始同步提升时，液压提升器伸缸压力逐 渐上调，依次为所需压力的2 0 、4 0 ，在一切都正常的情况下， 可继续加载到6 0 、8 毗、9 0 、1 0 0 。 费托反应器下段整体结构即将离开时暂停提升，保持提升 系统压力。对液压提升设备系统、结构系统进行全面检查，在确 认整体结构的稳定性及安全性绝无问题的情况下，才能继续提 升。 3 9 不利因素及对策 3 9 1 液压提升过程的提升力控制 根据预先通过计算得到的液压同步提升工况各吊点液压提 升力数值，在计算机同步控制系统中，对每台液压提升器的最大 提升力进行设定。当遇到提升力超出设定值时，液压提升器自动 采取溢流卸载，以防止出现各吊点局部应力超出设计值或提升 荷载分布严重不均，造成对永久结构及临时设施的破坏。 3 9 2 提升过程的空中停留 日皇! ! 盟幽旦g 吊装专栏 因费托反应器下段结构从开始整体提升至下降就位的过程 需要持续l o 个工作日以上。提升过程中、刚性腿铰链安装、刚性 腿大接头对口焊接、行走机构安装就位、整体卸载时，费托反 应器下段结构需要在空中较长时间停留。 液压同步提升器在设计中独有的机械和液压自锁装置，保 证了费托反应器下段结构在吊装过程中能够长时间的在空中停 留。 本工程施工场地空旷，风力较大。费托反应器下段主梁、刚 性腿等均为实腹结构。风荷载对提升吊装过程影响很大。为确保 费托反应器下段结构提升过程的绝对安全，并考虑到高空对口 精度和调整的需要，在费托反应器下段结构空中停留或吊装过 程中遇到大风天气时，通过预先设置的大梁防风缆风绳系统对 费托反应器下段大梁进行空中位置锁定，起到限制费托反应器 下段结构水平摆动和微调的作用。 3 9 3 提升过程的应急措施 ( 1 ) 突然停电故障 各泵源控制阀自动关闭，液压提升器液压锁自动锁紧，各上 下锚及安全锚处于自锁状态。停电后恢复供电，系统将自动处于 安全停止状态。 ( 2 ) 液压油管突然爆裂故障 液压提升器液压锁自动锁紧，液压提升器不致下沉，各上下 锚及安全锚处于自锁状态，更换爆裂油管。 ( 3 ) 液压提升器故障 在短时检修无效情况下，人工锁紧液压提升器安全锚，缩缸 将提升载荷转移到安全锚上，经确认后松开液压提升器上下锚， 更换液压提升器本体。 ( 4 ) 钢绞线断丝故障 卸去断丝钢绞线的液压提升器上锚片，以正常方式同步提 升，使该断丝钢绞线卸载，去除该钢绞线，重穿新钢绞线，装上拆 除的上锚片，并张拉至与其它钢绞线张力大致相同。 ( 5 ) 液压泵源故障 通常的漏油故障能够及时解决。只有在短时检修无效情况 下，更换整台泵源。 ( 6 ) 传感器故障 在短时检修无效情况下，更换传感器。 ( 7 ) 控制系统故障 应准确判断故障点，在短时检修无效情况下，更换系统零 件、部件乃至整套系统。 ( 8 ) 其它故障 在液压提升过程中，任何监测人员发现有异常情况都可随 时叫停但提升的重新启动则必须由现场总指挥下达指令，其他 任何人不得擅自重新启动提升作业。 4 液压提升装置使用要求 4 1 使用场地 石油化工t 设1 5 0 1i2 9 万方数据 日皇! 盟堕盟 吊装专